علم مواد (به انگلیسی: Materials Science) یا مهندسی و علم مواد یک حوزهٔ میان رشته‌ای است که در آن رابطهٔ بین ساختار و خواص مواد به منظور طراحی مواد جدید برای پاسخگویی به نیازهای روزافزون فناوری مواد مورد بررسی قرار می‌گیرد. امروزه با افزایش تحقیقات در زمینهٔ نانو، مهندسی مواد به یکی از رشته‌های پیشرو در عرصه دانش بدل شده‌است. به‌طور خلاصه یک مهندس مواد در نخستین گام به‌کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراش پرتوهای ایکس یا روش‌ها و تجهیزات مشابه به شناسایی و بررسی ساختار میکروسکوپی مواد گوناگون می‌پردازد. در گام بعدی خواص مختلف مواد مورد اندازه‌گیری قرار می‌گیرند تا روش‌های تولید مواد جدید یا بهبود خواص مواد قبلی فرا گرفته شود.

علم مواد یا مهندسی مواد یکی از اصلی‌ترین رشته‌های مهندسی است زیرا دیگر رشته‌های مهندسی بدون مواد صنعتی ساخته شده توسط مهندسین مواد کارایی ندارند به عنوان مثال همه قطعات یک سیستم کامپیوتر با علم مواد ساخته می‌شود یا همه مصالح مورد نیاز ساختمان‌سازی برای رشته عمران را مهندسین مواد میسازند برای آشنایی بیشتر درباره یکی از گرایش‌های مهندسی مواد به کتاب ‘آنچه هر مهندسی درباره سرامیک‌ها باید بداند’ رجوع گردد.

در یک دسته‌بندی کلی، مواد مورد مطالعه در مهندسی مواد به شش گروه اصلی فلز (متالورژی)، سرامیک‌ها، پلیمرها، مواد مرکب (کامپوزیت‌ها)، بیومتریال (مواد زنده) و نیمه‌هادی‌ها تقسیم می‌شوند.

فهرست مطالب:

فصل اول: مقدمه

فصل دوم: ساختار اتمی و پیوندهای بین اتمی

فصل سوم: ساختار جامدات کریستالی

فصل چهارم: ناکاملی در جامدات

فصل پنجم: انتشار یا نفوذ (Diffusion)

فصل ششم: خواص مکانیکی فلزات

فصل هفتم: مکانیسم های تقویت و جابجایی (Dislocations and Strengthening Mechanisms)

فصل هشتم: شکست (Failure)

فصل نهم: دیاگرام های فازی

فصل دهم: تبدیل های فازی: رشد و توسعه میکروساختارها و تغییر خصوصیات مکانیکی

فصل یازدهم: پردازش و کاربردهای آلیاژهای فلزی

فصل دوازدهم: ساختار و ویژگی های سرامیک ها

فصل سیزدهم: پردازش و کاربردهای سرامیک ها

فصل چهاردهم: ساختارهای پلیمری

فصل پانزدهم: ویژگی ها، کاربردها و پردازش پلیمرها

فصل شانزدهم: کامپوزیت ها

فصل هفدهم: خوردگی و تنزل فلزات (Corrosion and Degradation of Materials)

فصل هجدهم: خصوصیات الکتریکی

فصل نوزدهم: خصوصیات گرمایی

فصل بیستم: خصوصیات مغناطیسی

فصل بیست و یکم: خصوصیات نوری